徐蒞春（南通市建筑工程質(zhì)量檢測中心，高級工程師）

白亞飛（中國礦業(yè)大學(xué)（北京），在讀碩士研究生）

特別策劃：混凝土配合比調(diào)試

徐蒞春（南通市建筑工程質(zhì)量檢測中心，高級工程師）

白亞飛（中國礦業(yè)大學(xué)（北京），在讀碩士研究生）

編者按：混凝土的配合比可按照經(jīng)驗或國家標(biāo)準(zhǔn)先取一個常規(guī)值，計算出各原材料的使用量。然后試配，由試配出的混凝土性能進(jìn)行調(diào)整各原材料的用量，最終得到性能最優(yōu)時的混凝土配合比。對于經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員來說，配合比的調(diào)整比較容易，但對于新手來說，由于原材料較多，影響因素復(fù)雜，對各種現(xiàn)象的出現(xiàn)，常常無從下手，本期特別策劃邀請經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員來歸納總結(jié)一下，混凝土試配過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象及如何調(diào)整混凝土配合比的問題。

0 引言

混凝土是由膠凝材料、砂子、石子、外加劑和摻合料等組份按適當(dāng)比例配合，經(jīng)拌合、澆筑、成型、養(yǎng)護(hù)等工藝，硬化而成的具有所需的形體、強度和耐久性的人造石材。隨著材料科學(xué)的不斷發(fā)展，它的用途也越來越廣泛，已經(jīng)發(fā)展到了跨行業(yè)、跨學(xué)科、互相滲透的廣泛領(lǐng)域?；炷僚浜媳仍O(shè)計就是確定各種原材料之間的比例，直接決定了混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的好壞，是混凝土施工前最重要的一個環(huán)節(jié)。本文就混凝土配合比設(shè)計與調(diào)整過程中應(yīng)注意的問題作一簡單介紹，以供參考。

1 混凝土配合比設(shè)計前的準(zhǔn)備工作

為保證混凝土的質(zhì)量，在混凝土配合比設(shè)計前，設(shè)計人員要做好下列工作：

（1）掌握設(shè)計圖紙對混凝土結(jié)構(gòu)的全部要求，重點是各種強度和耐久性要求及構(gòu)件截面的大小、鋼筋布置的疏密，以便考慮采用水泥品種、強度等級及石子粒徑的大小等參數(shù)。

（2）熟悉施工工藝，如輸送、澆注的措施，使用機械化的程度；了解施工過程中對混凝土凝結(jié)時間的要求，以便設(shè)計時選用合適的坍落度、用水量、外加劑品種及其摻量。

（3）了解對混凝土是否有特殊性能的要求，以便于確定所用水泥的品種和粗骨料粒徑的大??；同時對所購原材料的質(zhì)量和材料的供應(yīng)能力也應(yīng)做到心中有數(shù)。

2 原材料的選擇

2.1 水泥

水泥是決定混凝土成本的主要材料，又起到粘結(jié)、填充等重要作用，所以水泥的選用格外重要。水泥的選用主要是考慮水泥的品種和強度等級。應(yīng)根據(jù)工程的特點和所處的環(huán)境氣候條件等因素進(jìn)行分析，并考慮當(dāng)?shù)氐乃喙?yīng)情況作出選擇。泵送混凝土一般宜選擇普通硅酸鹽水泥，尤其對早期強度要求較高的、用于冬季施工以及重要結(jié)構(gòu)的高強混凝土，但大體積混凝土不宜使用，水泥材料選擇期間要做好水泥的性能檢測，嚴(yán)格控制水泥質(zhì)量。

2.2 骨料

粗細(xì)骨料都應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。正確選擇骨料能確?；炷凉ぷ餍?、強度和經(jīng)濟(jì)性。

（1）細(xì)骨料 ：砂子的顆粒級配合理、含泥量低有利于混凝土強度和工作性的提高。天然砂是理想的細(xì)骨料，使用時應(yīng)正確選擇細(xì)度模數(shù)。配制高強混凝土?xí)r應(yīng)用粗砂，普通流態(tài)混凝土用中砂。砂子的細(xì)度模數(shù)影響混凝土的砂率和用水量。砂率高用水量大，坍落度損失快；砂率偏低容易產(chǎn)生泌水和離析。

（2）粗骨料：石子的粒徑大小和級配影響混凝土的用水量、砂率和工作性。配制高強混凝土和高性能混凝土?xí)r應(yīng)采用高強度的碎石。石子的粒徑應(yīng)根據(jù)混凝土性能要求，結(jié)構(gòu)斷面尺寸、鋼筋間距等進(jìn)行選擇。其中最大粒徑不得超過結(jié)構(gòu)斷面最小尺寸的 1/4，且不得超過鋼筋最小間距的 3/4，采用泵送工藝時石子最大粒徑應(yīng)小于泵出口管徑的 1/3，否則會產(chǎn)生堵泵現(xiàn)象。

2.3 外加劑

外加劑的選擇原則：

（1）根據(jù)所配制的混凝土類型選擇相應(yīng)的外加劑品種，泵送混凝土應(yīng)摻用泵送劑或減水劑。

（2）根據(jù)混凝土的原材料、配合比和強度確定對外加劑的減水率和摻量的要求。

（3）根據(jù)工程類型、氣候條件、運輸距離、泵送高度等因素，確定對坍落度損失程度、凝結(jié)時間和早期強度的要求。

（4）其他特殊要求，如抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、耐磨性等。

最后通過混凝土試配，經(jīng)濟(jì)評估后才能應(yīng)用外加劑。

2.4 礦物摻合料

常用的礦物摻合料有粉煤灰、粒化高爐礦渣粉、硅灰、鋼渣粉、磷渣粉等。配制商品混凝土?xí)r對礦物摻合料的基本要求是：

（1）售價低、具有一定的水化活性，能替代部分水泥，在保證強度和其他性能的前提下，應(yīng)多摻礦物摻合料以降低混凝土的成本。

（2）需水量比小，顆粒級配合理能提高拌合物的流動性。

（3）高強混凝土宜復(fù)合摻用?；郀t礦渣粉、粉煤灰和硅灰；粉煤灰等級不應(yīng)低于Ⅱ級；對強度等級不低于 C80 的高強混凝土宜摻用硅灰。

3 混凝土配合比的設(shè)計

普通混凝土的配合比設(shè)計參照 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》要求，對于有特殊要求的混凝土配合比設(shè)計亦可參照此規(guī)程經(jīng)過試配確定。在施工過程中應(yīng)及時積累資料，為合理調(diào)整混凝土配合比提供依據(jù)。

3.1 初步計算配合比

（1）計算混凝土配制強度。

（2）計算水膠比。

（3）選取用水量，單位用水量的選取通常參照規(guī)程進(jìn)行，即根據(jù)混凝土的坍落度、粗骨料的品種及粗、細(xì)骨料的最大料徑確定。其中泵送混凝土的坍落度應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)物的特點（如建筑物高度、泵送部位）、使用泵的性能、混凝土搗實方式和耐久性要求等進(jìn)行選擇。為滿足施工時對混凝土坍落度要求，攪拌站在混凝土配合比設(shè)計時選定的坍落度應(yīng)為泵送要求的坍落度與運輸中混凝土坍落度損失之和。

（4）用水量確定后，通過水膠比計算確定膠凝材料的用量、摻合料的用量及外加劑的用量。

（5）砂率的選取。根據(jù)骨料的技術(shù)指標(biāo)、混凝土拌合物性能和施工要求，參考既有歷史資料確定。當(dāng)缺乏砂率的歷史資料時，可根據(jù)規(guī)程的要求選取。

（6）計算粗、細(xì)骨料用量，可用重量法或體積法直接求得粗、細(xì)骨料用量。

3.2 混凝土配合比的試配

在計算配合比的基礎(chǔ)上進(jìn)行試拌并進(jìn)行混凝土強度試驗。試拌應(yīng)采用三個不同的配合比，其中一個應(yīng)為初步計算配合比（基準(zhǔn)配合比），另外兩個配合比的水膠比宜分別增加和減少 0.05，用水量應(yīng)與基準(zhǔn)配合比相同，砂率可分別增加和減少 1%。三個配合比分別進(jìn)行強度試驗。

4 混凝土配合比的調(diào)整與確定

混凝土試配過程中可能會出現(xiàn)各種現(xiàn)象，達(dá)不到設(shè)計的要求，因此應(yīng)對配合比進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整以確定最終的施工配合比。

4.1 和易性

和易性達(dá)不到設(shè)計要求時的調(diào)整方法見表 1。

表 1 和易性達(dá)不到設(shè)計要求時的調(diào)整方法

4.2 強度

根據(jù)不同配合比的混凝土強度試驗結(jié)果，宜繪制強度和膠水比的線性關(guān)系圖，或用插值法確定略大于配制強度對應(yīng)的膠水比。

在試拌配合比的基礎(chǔ)上，用水量和外加劑用量應(yīng)根據(jù)確定的水膠比作調(diào)整。

膠凝材料用量應(yīng)以用水量乘以確定的膠水比計算得出。

粗細(xì)骨料用量應(yīng)根據(jù)用水量和膠凝材料用量進(jìn)行調(diào)整。

4.3 容重

當(dāng)混凝土拌合物表觀密度實測值與計算值之差的絕對值不超過計算值的 2% 時，上述調(diào)整的配合比可維持不變；當(dāng)二者之差超過 2% 時，應(yīng)將配合比中每項材料用量均乘以相應(yīng)的校正系數(shù)。

5 結(jié)束語

在滿足規(guī)范要求的前提下，配合比設(shè)計應(yīng)從經(jīng)濟(jì)、工作性能、質(zhì)量等方面綜合考慮，擇優(yōu)選用。作為配合比設(shè)計人員應(yīng)注意收集每次配合比設(shè)計、混凝土強度及施工情況的詳細(xì)數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，積累經(jīng)驗，對以后的工作提供幫助。

[1] 曹世暉編．高職高專建筑工程類專業(yè)“十二五”規(guī)劃教材：建筑工程材料與檢測[M]．長沙：中南大學(xué)出版社，2013．

[2] JGJ 55—2011．普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程[S]．

提及混凝土的配合比設(shè)計，通常可按照經(jīng)驗或國家標(biāo)準(zhǔn)先取一個常規(guī)值，計算出各原材料的使用量。然后試配，由試配出的混凝土性能進(jìn)行調(diào)整各原材料的用量，最終得到性能最優(yōu)時的混凝土配合比。對于經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員來說，配合比的調(diào)整比較容易，但對于新手來說，由于原材料較多，影響因素復(fù)雜，對各種現(xiàn)象的出現(xiàn)，常常無從下手，本文為筆者在北京橋昌混凝土攪拌有限公司實習(xí)半年以及理論實踐學(xué)習(xí)后，關(guān)于混凝土試配過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象及如何調(diào)整混凝土配合比等問題的一點心得體會。

1 混凝土的介紹

混凝土是由一定比例的水、水泥、礦物摻合料、外加劑、細(xì)骨料、粗骨料諸多種物質(zhì)相互混合，并均勻拌制后形成的一種建筑材料，其為一種振搗密實成型、養(yǎng)護(hù)硬化而成的人工石材，在工程施工建設(shè)過程中得到廣泛應(yīng)用，是一種全世界通用的重要建筑材料。

2 混凝土試配過程中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象

進(jìn)行混凝土配合比試配時，主要有四種現(xiàn)象：一是當(dāng)試樣拌出的拌合物坍落度和擴(kuò)展度不良，即流不開或者流動度和坍落度不達(dá)標(biāo)； 二是粘聚性不良，即粗骨料和漿體包裹性不好；三是保水性不好，即漿體周圍泌水；四是離析現(xiàn)象，即粗骨料和漿體相互分離。

應(yīng)在保證水灰比不變的條件下相應(yīng)調(diào)整用水量和砂率，直到符合要求為止，然后提出供混凝土強度試驗用的基準(zhǔn)配合比。

3 如何調(diào)整混凝土配合比

3.1 坍落度過小應(yīng)采取的措施

如果坍落度過小, 可采取兩種措施：一是維持原水灰比不變，略微增加用水量和水泥用量；二是略微加大砂率。

3.1.1 每調(diào)整增大10 mm坍落度，增加水泥量及水量 2%

例 1：C25 等級混凝土配合比，坍落度要求為 80～100mm，經(jīng)設(shè)計計算后配合比如下：mw=180kg/m3、mc=360kg/m3、ms=620kg/m3、mg=1235kg/m3，水灰比為 0.50，砂率為 33%，總用量為 2395kg/m3。試配的拌合量為 16L（38.32kg），相應(yīng)的用量為 mw=2.88kg、mc=5.76kg、ms=9.92kg、mg=19.76kg，進(jìn)行試拌后拌合物坍落度為 60mm，達(dá)不到 80～100mm 的坍落度設(shè)計要求，需調(diào)整計算及確定調(diào)整后的配合比。

調(diào)整：觀察拌合物發(fā)現(xiàn)砂率適中，用增加用水量和水泥用量方法，來滿足設(shè)計要求的坍落度。 根據(jù)每調(diào)整增大 10mm 坍落度增加水泥量及水量為原水泥量及水量的 2%，假如坍落度設(shè)計值為 90mm，現(xiàn)需調(diào)整增大 30mm（已知設(shè)計要求坍落度為 80～100mm，試拌后坍落度為 60mm，所以相差大約 30mm），則要追加水泥量為 360×2%×3=21.6(kg/m3)；要追加水量為 180×2%×3=10.8(kg/m3)；相應(yīng) 16L 的調(diào)整量為水泥量為 21.6×0.016=0.35(kg)，水量為 10.8×0.016=0.17(kg)。追加后拌合物的坍落度為 90mm，滿足設(shè)計坍落度 80～100mm 要求。實測密度為 2420kg/m3，但是計算密度為 (180+10.8)+(360+21.6)+620+1235=2 427(kg/m3)，實測與計算密度之差的絕對值為 2427-2420=7(kg/m3)，7/2427=0.3%，不超過計算密度的 2%，所以調(diào)整后配合比的用量為：mw=191kg/m3、mc=382kg/m3、ms=610kg/m3、mg=1237kg/m3，密度為 2420kg/m3。

此例子調(diào)整后的水灰比仍然為 0.50，滿足水灰比不變的要求。在實際試驗中用了這種方法，速度非常快，從而提高了工作效率。

3.1.2 提高砂率 1% 的方法

追加砂量=原來石量/(1-后來砂率)-原來石量-原來砂量。

調(diào)整：觀察拌合物發(fā)現(xiàn)砂率偏低，用加大砂率法。首先提高砂率 1%

則追加砂量為：1235/(1- 4%)-1235-620=16.2(kg/m3)

相應(yīng) 16L 的調(diào)整量為：16.2×0.016=0.26(kg)

追加后拌合物的坍落度為 90mm，滿足設(shè)計坍落度 80～100mm 要求。實測密度為 2400kg/m3，但是計算密度為：180+360+(620+16.2)+1235=2411(kg/m3)，實測與計算密度之差的絕對值為 2411-2400=11(kg/m3)，11/2411≈0.5%，不超過計算密度的 2%，所以調(diào)整后配合比的用量為

此例子調(diào)整后的水灰比仍然為 0.50，滿足水灰比不變的要求。在實際試驗中此方法速度快，提高了工作效率。

3.2 坍落度過大應(yīng)采取的措施

如果坍落度過大，也是維持原水灰比不變，略增加砂量及石子量，或減少砂率。具體計算方法為：

3.2.1 每調(diào)整減少 30mm 坍落度增加砂及石量為 60kg

例 2：C25 等級混凝土配合比，坍落度要求為80～100mm，經(jīng)設(shè)計計算后配合比如下

mw=180kg/m3、mc=360kg/m3、ms=620kg/m3、mg=1235kg/m3，水灰比為 0.50，砂率為 33%，總用量為 2395kg/m3。試配的拌合量為 16L，則相應(yīng)的用量如下：mw=2.88kg、mc=5.76kg、ms=9.92kg、mg=19.76kg，進(jìn)行試拌后拌合物坍落度為 130mm 。需調(diào)整計算及確定調(diào)整后的配合比。

調(diào)整：觀察拌合物發(fā)現(xiàn)砂率適中， 用增加用砂量和石子量方法。根據(jù)每調(diào)整減少 30mm 坍落度增加砂及石量共為 60kg（已知設(shè)計要求坍落度為 80～100mm，試拌后坍落度為 130mm，所以相差大約 30mm)，

則追加砂量為 60×33%=19.8(kg/m3)

追加石子量為 60-19.8=40.2(kg/m3)

相應(yīng) 16L 的調(diào)整量為：

砂量為 19.8×0.016=0.32(kg)

石子量為 40.2×0.016=0.64(kg)

追加后拌合物的坍落度為 90mm，滿足設(shè)計坍落度80～100mm 要求。實測密度為 2400kg/m3，但是計算密度為：180+360+(620+19.8)+(1235+40.2)=2455(kg/m3)

實測與計算密度之差的絕對值為：

超過計算密度的 2%，得 δ=2400/2455≈0.978，所以調(diào)整后配合比的用料量為

3.2.2 降低砂率 1% 的方法

追加石量=原來砂量/后來砂率-原來砂量-原來石量。

引用例 2 調(diào)整此方法。

調(diào)整：觀察拌合物發(fā)現(xiàn)砂率偏高， 用降低砂率法。 首先降低砂率 1%

則追加石量為 620/32%-620-1235=82.5(kg/m3)

相應(yīng) 16L 的調(diào)整量為：82.5×0.016=1.32(kg)

追加后拌合物的坍落度為 90mm，滿足設(shè)計坍落度 80～100mm 要求。實測密度為 2400kg/m3，但是計算密度為 180+360+620+(1235+82.5)=2478(kg/m3)，實測與計算密度之差的絕對值為 2478-2400=78(kg/m3)，78/2478=3.1%，超過計算密度的 2%，得 δ=2400/2478=0.969，所以調(diào)整后配合比的用料量為：mw=174kg、mc=349kg、ms=601kg、mg=1276kg，密度 2400kg/m3，砂率 32%。

3.3 采用舉一反三或者觸類旁通法，以此提高效率

在試配、調(diào)整實際工作中，能夠得出如下方法：如果連續(xù)幾個配合比使用同種原材料，那么就可以借鑒此配合比的數(shù)據(jù)以節(jié)約試驗時間，提高效率。如果用同一種材料只做一個配合比那么就必須按照《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》的要求，混凝土強度試驗時至少應(yīng)采用三個不同的配合比。當(dāng)采用三個不同的配合比時，其中一個個作為基準(zhǔn)配合比，另外兩個配合比的水灰比，宜較基準(zhǔn)配合比分別增加和減少 0.05；用水量應(yīng)與基準(zhǔn)配合比相同，砂率可分別增加和減少 1%。

4 結(jié)束語

在實際試驗中，普通混凝土配合比的試配及調(diào)整必須快速。在坍落度、粘聚性及保水性不符合要求時，必須快速判斷不符合設(shè)計要求的原因，并快速計算出需調(diào)整的量值供調(diào)整。采用上述方法是行之有效的。中國混凝土和水泥以及外加劑行業(yè)著名專家——王棟民教授和陳建奎教授曾最先提出高性能混凝土（HPC）配合比設(shè)計新法——全計算法，對混凝土配合比的試配及調(diào)整具有重要的指導(dǎo)意義。

隨著城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，使得高層建筑施工越來越多，同時混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用日益增多，對混凝土質(zhì)量要求也越來越高。而影響混凝土質(zhì)量的因素有很多，其中混凝土配合比為關(guān)鍵因素，因此對混凝土試配以及后續(xù)生產(chǎn)過程中的配合比設(shè)計調(diào)整及其質(zhì)量控制進(jìn)行分析具有重要意義。

例 1 調(diào)整此方法。